專利名稱：高溫度系數(shù)高穩(wěn)定室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種新型智能納米復(fù)合功能材料
背景技術(shù)：
自從法拉第發(fā)現(xiàn)硫化銀的熱敏電阻效應(yīng)以來，科研人員開發(fā)出了一系列包括陶瓷基和聚合物基復(fù)合材料在內(nèi)的熱敏電阻(thermistor)材料。其中具有臨界溫度系數(shù)(CTR)的熱敏電阻材料在其相變溫度附近具有“自鎖”的功能，而表現(xiàn)出特殊的智能特性，受到了工業(yè)界的廣泛關(guān)注，在傳感，溫控，限流，過載保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這些熱敏電阻材料的臨界溫度由其相變(陶瓷基)或者軟化溫度(聚合物基)決定。已有報道的材料中，VO2的相變溫度最接近室溫，大約為340K。雖然成分的調(diào)節(jié)可以改 變臨界溫度，但是其調(diào)節(jié)的范圍有限。人類對于臨界溫度在室溫范圍內(nèi)(0-40°C)的熱敏材料有迫切的需求，因?yàn)槠淇梢灾苯討?yīng)用于室溫控制、節(jié)能、生物醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域，對改善人類的生活有著重大的意義。室溫開關(guān)納米復(fù)合材料是由結(jié)晶點(diǎn)在室溫范圍內(nèi)的絕緣性基液和具有優(yōu)異的熱、電、磁等傳輸性能的納米材料復(fù)合而成的，該復(fù)合材料在其基液由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程中納米材料可以組裝成為空間滲逾網(wǎng)絡(luò)、使得復(fù)合材料的熱導(dǎo)、電導(dǎo)、磁導(dǎo)等傳輸特性大幅提高，而在固相轉(zhuǎn)化為液相變過程中納米材料滲逾網(wǎng)絡(luò)會由于晶體的消融和液體的對流而遭到破壞，從而恢復(fù)其原有的傳輸特性。將這兩種物理現(xiàn)象結(jié)合起米，將會建立一種新的智能材料工作機(jī)制，開發(fā)一系列具有開關(guān)特性的新型納米復(fù)合材料。鄭瑞廷等人[1]已經(jīng)成功制備和研究了納米石墨片室溫開關(guān)納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料在使用16烷作為基液時，在其結(jié)晶點(diǎn)附近復(fù)合材料的電導(dǎo)率變化達(dá)到2個量級，熱導(dǎo)率變化達(dá)到3倍，顯示出了較好的智能開關(guān)特性，但是由于未經(jīng)表面修飾的納米石墨片和16烷基液的界面親合力較差，導(dǎo)致石墨片在復(fù)合材料重復(fù)結(jié)凍的過程中因被反復(fù)擠壓，而造成不可恢復(fù)的嚴(yán)重團(tuán)聚，從而影響了復(fù)合材料的實(shí)用性。目前，除納米石墨片外其他具有優(yōu)異物理化學(xué)性能和特殊結(jié)構(gòu)的納米材料在室溫開關(guān)納米復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用研究還沒有展開。碳族納米材料，諸如碳納米管、石墨烯、富勒烯、炭黑、碳纖維等自發(fā)現(xiàn)之日起就因其優(yōu)異的物理、化學(xué)、機(jī)械性能和其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)受到了廣泛的關(guān)注，其在復(fù)合材料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用也取得了較好的成果，可以預(yù)見的是碳族納米材料在開關(guān)納米復(fù)合材料領(lǐng)域也具有較大的應(yīng)用潛力。通過一系列技術(shù)手段，比如更換具有不同結(jié)晶點(diǎn)的基液來靈活調(diào)整復(fù)合材料的開關(guān)溫度，調(diào)整納米填充材料的種類和表面修飾方法以提高復(fù)合材料的開關(guān)比，通過表面改性來提高不同納米材料和不同種類基液的界面親合力，增強(qiáng)復(fù)合材料的使用重復(fù)性和穩(wěn)定性將推動這類材料走向?qū)嶋H應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于(I)使用不同種類和不同維度的納米材料作為新型室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的填充材料，并通過選取不同室溫結(jié)晶點(diǎn)的基液來靈活調(diào)整復(fù)合材料的開關(guān)溫度。(2)針對不同類型的基液，提供對納米填充材料進(jìn)行表面改性的相應(yīng)方法，以提高復(fù)合材料的開關(guān)比，增強(qiáng)填充材料和基液的界面親合力，提高復(fù)合材料在液相下的穩(wěn)定性和實(shí)用性。此外，一切具有優(yōu)良傳輸特性的納米材料和一切具有固定結(jié)晶點(diǎn)的絕緣性液體都可以分別作為開關(guān)復(fù)合材料的填充材料和基液。下面分別對室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的工作機(jī)制、材料選擇、制備方法和性能特征分別進(jìn)行闡述。室溫開關(guān)納米復(fù)合材料是由結(jié)晶點(diǎn)在室溫范圍內(nèi)的絕緣性基液和具有優(yōu)異的熱、電、磁等傳輸性能的納米材料復(fù)合而成的，所填充的納米 材料在其基液由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程中受到基液晶體的擠壓從而相互緊靠，在晶體邊界處形成三維的空間滲逾網(wǎng)絡(luò)、使得復(fù)合材料的熱導(dǎo)、電導(dǎo)、磁導(dǎo)等傳輸特性大幅提高，而在基液由固相轉(zhuǎn)化為液相變過程中納米材料滲逾網(wǎng)絡(luò)會由于晶體的消融和液體的對流而遭到破壞，從而恢復(fù)其原有的傳輸特性。復(fù)合材料的制備可以選取所有具有優(yōu)異傳輸特性的納米材料作為填充材料，例如金屬納米材料、金屬氧化物納米材料和不同維度的碳族納米材料等，可以選擇室溫范圍(0-400C )或非室溫范圍內(nèi)結(jié)晶點(diǎn)的液體作為復(fù)合材料的基液，例如20烷(36. 40C )、19烷(320C )、18 烷(28°C )、16 烷(18. I V )、棕櫚酸甲酯(29°C )、甘油(17. 9°C )和水(0°C )等。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，零維的富勒烯和炭黑、一維的碳纖維和碳納米管、二維的納米石墨片和石墨稀可以穩(wěn)定的分散于疏水性基液中，例如20燒、19燒、18燒、16燒或掠桐酸甲酯中。未經(jīng)表面修飾的碳納米材料在受到基液晶體擠壓的過程中易發(fā)生纏繞和聚集，進(jìn)而在基液晶體消融后不可以較好的恢復(fù)分散，表現(xiàn)出了較差的重復(fù)實(shí)用特性。本發(fā)明的某些實(shí)施例中通過選擇與基液分子結(jié)構(gòu)類似的官能團(tuán)對碳納米材料進(jìn)行表面修飾從而得到了穩(wěn)定的碳納米材料——疏水性基液的懸濁液和碳納米材料——親水性基液的懸濁液。經(jīng)過表面修飾的碳納米材料在基液晶體重復(fù)消融的過程中表現(xiàn)出了良好的恢復(fù)分散特性，表現(xiàn)出了較好的重復(fù)實(shí)用特性，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料在其基液相變點(diǎn)附近對熱導(dǎo)率的調(diào)制至少達(dá)到了 3倍，對電導(dǎo)率的調(diào)制超過了 5個量級，并分別在復(fù)合材料基液晶體重復(fù)消融3次后達(dá)到穩(wěn)定，復(fù)合材料在重復(fù)結(jié)凍和消融20次以上后在液相下仍然是穩(wěn)定的懸濁液，沒有相分離。因此本發(fā)明提出了一種成本低、工藝簡單、實(shí)用性強(qiáng)的室溫開關(guān)納米復(fù)合材料制備方法，可以作為一種具有高溫度系數(shù)、高穩(wěn)定性的溫度傳感器和溫度控制裝置。此處，列舉本發(fā)明的典型實(shí)施例來說明達(dá)到本發(fā)明目的措施。本發(fā)明的實(shí)施例涉及到室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的制備方法和性能表征，例如，由相變點(diǎn)在室溫范圍內(nèi)的絕緣性基液和具有高電導(dǎo)、熱導(dǎo)、磁導(dǎo)傳輸特性的納米材料復(fù)合而成的室溫開關(guān)納米復(fù)合材料可直接通過簡單的將納米材料超聲分散于基液中獲得，或者通過對納米材料進(jìn)行表面修飾后超聲分散于基液中獲得。納米結(jié)構(gòu)材料，是指那些至少有一個維度上的平均長度介于I納米至100納米之間的材料。在一些實(shí)施例中，作為填充物的納米材料至少有一個維度大約是100納米，50納米,40納米，30納米，20納米，10納米或5納米。因此非限定性的納米結(jié)構(gòu)材料包括大體上各個方向都在納尺寸的微粒，或者具備納截面尺度的線狀外形，或者具備納厚度的片/盤結(jié)構(gòu)。它們在各個維度上的尺度可以使用掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)、激光動態(tài)散射粒度儀等技術(shù)進(jìn)行精確表征。根據(jù)基體材料的種類對納米材料采取相應(yīng)的表面修飾，常見的表面修飾方法包括化學(xué)修飾和物理修飾；化學(xué)修飾是使用特定的官能團(tuán)通過和納米材料表面原子形成化學(xué)鍵來達(dá)到表面修飾的目的，進(jìn)而改變其表面特性，將其成功的分散于相應(yīng)的基體材料中，化學(xué)修飾的優(yōu)勢是官能團(tuán)通過共價鍵、離子鍵等強(qiáng)鍵能的化學(xué)鍵連接在碳材料表面，因此表面修飾有較好的穩(wěn)定性，不易受周圍環(huán)境的影響，缺點(diǎn)是會給相應(yīng)的材料表面帶來晶格缺陷，從而降低材料的電導(dǎo)和熱導(dǎo)等本征傳輸特性。常見的化學(xué)反應(yīng)修飾包括羧基化含氧基團(tuán)修飾，金屬顆粒和無機(jī)物修飾，烷基和芳基化合物修飾，脂肪族化合物修飾，硫基化合物修飾，大環(huán)分子化合物修飾和生物分子修飾等。在本發(fā)明的某些說明性的實(shí)施例中，首先對碳納米材料進(jìn)行羧基化含氧基團(tuán)修飾，然后通過18胺和羧基反應(yīng)形成離子鍵來實(shí)現(xiàn)對碳納米材料的表面修飾，最終成功的將碳納米材料穩(wěn)定的分散于疏水性基液中。
物理修飾是指非化學(xué)鍵修飾，特定的官能團(tuán)通過表面靜電吸附或物理包覆等作用來實(shí)現(xiàn)對納米材料的表面修飾，進(jìn)而改變其表面特性，使其更容易被分散于相應(yīng)的基體材料中，其優(yōu)點(diǎn)是表面改性溫和，通常不會帶來材料本征結(jié)構(gòu)和傳輸特性的變化，缺點(diǎn)是官能團(tuán)和材料表面結(jié)合能較弱，在一定條件下容易脫附，從而失去表面修飾的效果。常見的物理修飾包括分散劑型表面修飾(十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇、聚吡咯烷酮、甲基纖維素、皂素等)和大分子聚合物包覆修飾(生物大分子、有機(jī)聚合物分子等)等。在本發(fā)明的某些說明性實(shí)施例中，通過離子型分散劑十二烷基苯磺酸鈉對碳納米材料進(jìn)行修飾，最終成功的將碳納米材料穩(wěn)定的分散于親水性基液中。此外，納米材料的表面修飾方法還有輻照修飾、脈沖流光放電、微波處理等。在選擇對相應(yīng)納米材料進(jìn)行表面修飾的方法和官能團(tuán)時，應(yīng)從有利于提聞納米材料和對應(yīng)基體材料之間的界面親和力，體系的穩(wěn)定性和降低表面修飾工藝的成本和復(fù)雜程度方面綜合考慮除了本發(fā)明說明性實(shí)施例中所述的表面修飾方法外，所有其他用于開關(guān)納米復(fù)合材料制備的表面修飾方法都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明是一種具有室溫高溫度系數(shù)高穩(wěn)定熱敏智能傳輸特性的復(fù)合材料體系，相對于傳統(tǒng)的熱敏智能控制材料具有成本低、工藝簡單、溫控系數(shù)高、室溫范圍等優(yōu)勢，在節(jié)能、自控、傳感等多個生物、工業(yè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。復(fù)合材料的熱敏傳輸特性是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。熱導(dǎo)率的測量是通過Y. Nagasaka和A. Nagashima[2]設(shè)計，自行搭建的瞬態(tài)熱線系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，電導(dǎo)率的測量是通過自行搭建的兩極式電阻測試單元完成的，電導(dǎo)率S通過公式δ = k/R,計算得到，k為測試單元常數(shù)，R為待測樣品電阻值。復(fù)合材料的磁導(dǎo)率是使用美國LakeShore公司產(chǎn)7400型振動樣品磁強(qiáng)計進(jìn)行表征及測試的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下主要優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明首次通過實(shí)驗(yàn)證明在復(fù)合材料液相下部分表面官能團(tuán)修飾會對納米材料的相互接觸產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，從而有效阻止了納米材料在液相下3維逾滲傳輸網(wǎng)絡(luò)的形成，使得復(fù)合材料在液相下的傳輸性能較差，在復(fù)合材料基液結(jié)晶的過程中，部分表面修飾的納米材料在周圍晶體極大的應(yīng)力作用下相互接觸和擠壓，在晶體生長穩(wěn)定后，納米材料形成完整的3維逾滲傳輸網(wǎng)絡(luò)，使得復(fù)合材料的傳輸特性大幅的提聞，從而有效提聞了復(fù)合材料的開關(guān)比，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，復(fù)合材料對電導(dǎo)的調(diào)制超過了 5個數(shù)量級，實(shí)現(xiàn)了絕緣體一導(dǎo)體轉(zhuǎn)變。表面修飾同樣對納米材料在復(fù)合材料逾滲網(wǎng)絡(luò)遭到破壞，材料重新分散的過程中起著至關(guān)重要的作用。在此過程中，納米材料表面的親基液官能團(tuán)使得納米材料在基液分子的帶動下，更易從逾滲網(wǎng)絡(luò)中剝離，從而有效克服了納米材料在逾滲網(wǎng)絡(luò)中嚴(yán)重團(tuán)聚而不可恢復(fù)分散的問題，使得室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的實(shí)用性有效提高。這種實(shí)用性很強(qiáng)的智能納米復(fù)合功能材料在能源，生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的典型實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施方式的任何 限制。其中圖I顯示了典型情況下室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料的制備流程圖；圖2顯示了原始態(tài)碳納米管和18胺基長鏈化碳納米管的高分辨透射電鏡對比圖，其中2-1為原始態(tài)碳納米管，2-2為18胺基長鏈化碳納米管；圖3顯示了原始態(tài)碳納米管和18胺基長鏈化碳納米管的中紅外光譜圖，其中，3-1為原始態(tài)碳納米管，3-2為18胺基長鏈化碳納米管，3-3為3-1和3_2的差譜圖；圖4顯示了復(fù)合材料以16烷作為基液，碳納米管作為填充材料，18胺為表面修飾官能團(tuán)時，復(fù)合材料的開關(guān)機(jī)制示意圖，其中，4-1為原始態(tài)液相下，4-2為固相下，4-3為固相消融后液相下；圖5顯示了復(fù)合材料以16烷作為基液，碳納米管為填充材料，填充量為體積分?jǐn)?shù)
I.2%時在基液結(jié)晶點(diǎn)附近電導(dǎo)率的變化示意圖；圖6顯示了復(fù)合材料以16烷作為基液，碳納米管為填充材料，填充量為體積分?jǐn)?shù)
O.4%時在基液結(jié)晶點(diǎn)附近熱導(dǎo)率的變化不意具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明典型實(shí)施例的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的典型實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。實(shí)施例一，利用化學(xué)表面修飾將碳納米材料分散于甘油和去離子水等強(qiáng)極性溶劑中，制備這類室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料的步驟如下(I)配置濃硫酸和濃硝酸的體積比為3/1的混合酸；(2)將碳納米顆粒放入混合酸中進(jìn)行羧基化反應(yīng)，混合酸和碳納米材料的反應(yīng)比例為 IOOml O. Ig ；(3)混合酸和碳納米材料反應(yīng)的方式分別為碳納米管，室溫下50W超聲反應(yīng)6h。炭黑、ι 勒稀、納米石墨片，室溫下在混Ife溶液中回流4h。石墨稀，室溫下在混Ife溶液中回流2h ；(4)反應(yīng)產(chǎn)物通過高速離心機(jī)(IOOOOrpm)重復(fù)清洗直至納米材料表面PH值接近7，然后用孔徑為O. 2um的微孔濾膜對產(chǎn)物進(jìn)行濾過，濾過后產(chǎn)物放入90°C烘箱中干燥12h得到最終產(chǎn)物；(5)通過功率為500W的插入式超聲設(shè)備將表面修飾后的納米材料分散于對應(yīng)的基液中，超聲時間以形成均勻的懸濁液為準(zhǔn)；實(shí)施例二，利用化學(xué)表面修飾將碳納米材料分散于20烷(36. 40C )、19烷(32°C )、18烷(28°C )、16烷(18. 1°C )、棕櫚酸甲酯(29°C )等非極性溶劑時，制備這類室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料的步驟如下(I)將羧基化的碳納米材料和18胺以質(zhì)量比為I : 4的比例混合均勻；(2)將混合物置于密閉容器中在95°C條件 下反應(yīng)96h ；(3)反應(yīng)結(jié)束后用大量乙醇清洗反應(yīng)物，重復(fù)3至5次后，用孔徑為O. 2um的微孔濾膜濾過反應(yīng)物，以保證洗去納米材料表面多余的18胺雜質(zhì)，然后將濾過后產(chǎn)物置于真空環(huán)境中室溫干燥24h ；(4)通過功率為500W的插入式超聲設(shè)備將表面修飾后的納米材料分散于對應(yīng)的基液中，超聲時間以形成均勻的懸濁液為準(zhǔn)；實(shí)施例三，利用分散劑(十二烷基硫酸鈉)修飾將碳納米材料分散于甘油和去離子水等強(qiáng)極性溶劑中，制備這類室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料的步驟如下(I)配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的十二烷基硫酸鈉——去離子水混合物基液；(2)將碳納米材料以50mg/l的濃度倒入上述基液中；(3)利用功率為500W的插入式超聲設(shè)備對混有碳納米材料和十二烷基硫酸鈉的去離子水混合物基液進(jìn)行超聲處理，超聲時間以形成均勻的懸濁液為準(zhǔn)；(4)將混合物使用孔徑為O. 2um的微孔濾膜進(jìn)行過濾，并在去離子水中通過高速離心機(jī)(IOOOOrpm)重復(fù)清洗以保證去除多余的十二燒基硫酸鈉；(5)將慮洗后的產(chǎn)物實(shí)用插入式超聲設(shè)備在較低的功率下(100W)重新分散于去離子水或甘油，從而獲得分散劑修飾的碳納米顆粒的穩(wěn)定懸濁液。實(shí)施例四，利用大分子聚合物(聚乙烯吡咯烷酮)修飾將碳納米材料分散于甘油和去離子水等強(qiáng)極性溶劑中，制備這類室溫開關(guān)碳納米復(fù)合材料的步驟如下(I)制備工藝同實(shí)施例三；(2)將實(shí)施例三中已經(jīng)得到的均勻的懸濁液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的聚乙烯吡咯烷酮，然后將混合物在50°C下放置12h ；(3)將混合物使用孔徑為O. 2um的微孔濾膜進(jìn)行過濾，并在去離子水中通過高速離心機(jī)(IOOOOrpm)重復(fù)清洗以保證去除多余的聚乙烯吡咯烷酮；(4)將慮洗后的產(chǎn)物實(shí)用插入式超聲設(shè)備在較低的功率下(100W)重新分散于去離子水或甘油，從而獲得大分子聚合物包裹的碳納米顆粒的穩(wěn)定懸濁液。實(shí)施例五，一步法制備疏水基Fe3O4開關(guān)鐵磁流體，可將Fe3O4穩(wěn)定的分散于20烷(36.4°C )、19 烷(32°C )、18 烷(28°C )、16 烷(18. 1°C )、棕櫚酸甲酯(29°C )等非極性溶齊U，制備這類室溫磁開關(guān)納米復(fù)合材料的步驟如下(I)在室溫下將 FeCl3 · 6H20 和 FeCl2 · 4H20 的混合物按 Fe3 Fe2 = I. 85 I 溶于O. lmol/L的NaCl溶液中并過濾；(2)將一定量的油酸和某種非極性溶劑混合待用；(3)將鐵鹽溶液、非極性溶劑混合液倒入三口燒瓶，以8L/min的流量持續(xù)通入氮?dú)獠嚢鐸Omin以排除溶液及反應(yīng)器中的空氣；分次快速向反應(yīng)器中加入分析純氨水(26. 5w% )反應(yīng)一段時間得到Fe3O4黑色懸濁液(持續(xù)通入氮?dú)?;
(4)將得到的懸濁液靜止令其分層，抽取上層的黑色液體即得到疏水基非極性溶劑的開關(guān)鐵磁流體。最后，還需說明的是，以上僅是列舉本發(fā)明的典型實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還有許多材料制備的操作組合和材料表面修飾方法。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有情形，均應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。[l]nature communication ；Ruiting Zheng, Jinwei Gao, Jianjian Wang, GangChen ；nature publishing ；2011. 4. 19 ；2 :298 ；
[2] Journal of Physics E Scientif ic Instruments ；Y. Nagasaka,A. Nagashima ；I0P publishing ;1981，14.1435。
權(quán)利要求
1.一種具有開關(guān)特性納米復(fù)合材料的制備，其特征是使用的納米材料作為開關(guān)納米復(fù)合材料的填充材料，并通過選取不同溫度結(jié)晶點(diǎn)的基液米靈活調(diào)整復(fù)合材料的開關(guān)溫度；針對不同類型的基液，對納米填充材料進(jìn)行相應(yīng)的表面改性，以增強(qiáng)填充材料和基液的界面親合力和復(fù)合材料在液相下的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料的工作機(jī)理是指納米材料在其基液由液相結(jié)晶為固相時受到晶體的擠壓形成傳輸網(wǎng)絡(luò)，使復(fù)合材料傳輸特性提高，在其基液由固相熔化為液相時傳輸網(wǎng)絡(luò)由于晶體的消融而被破壞，復(fù)合材料恢復(fù)其原有傳輸特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料是指對納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等傳輸特性的熱敏智能通斷控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料的開關(guān)溫度是指室溫范圍內(nèi)(0-40°C)的或非室溫范圍內(nèi)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料對電導(dǎo)的調(diào)制至少超過5個數(shù)量級，實(shí)現(xiàn)了材料導(dǎo)電性能從絕緣體至導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料對熱導(dǎo)的調(diào)制至少達(dá)到了 3倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的納米材料是指金屬納米材料、金屬氧化物納米材料和不同維度的碳族納米材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的選取不同溫度結(jié)晶點(diǎn)的基液是指具有固定結(jié)晶點(diǎn)的液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的對納米填充材料進(jìn)行相應(yīng)的表面改性是指使用分散劑型修飾、生物分子修飾、聚合物分子修飾或化學(xué)修飾中的一種或兩種改性方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的復(fù)合材料在液相下的穩(wěn)定性是指復(fù)合材料在制備完成后在液相下是穩(wěn)定的懸濁液。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的提高復(fù)合材料的實(shí)用性是指復(fù)合材料在重復(fù)結(jié)凍和消融20次以上后在液相下仍然是穩(wěn)定的懸濁液，沒有相分離。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的開關(guān)納米復(fù)合材料可以作為一種具有高溫度系數(shù)、高穩(wěn)定性的溫度傳感器和溫度控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及高溫度系數(shù)高穩(wěn)定室溫開關(guān)納米復(fù)合材料的制備和性能，屬于一種新型智能納米復(fù)合功能材料。本發(fā)明提出可將具有優(yōu)異的熱、電、磁傳輸特性的納米材料利具有固定結(jié)晶點(diǎn)的絕緣性基液靈活組合來制備開關(guān)納米復(fù)合材料，通過對納米材料的表面改性增強(qiáng)了其和基液的界面親合力，使得復(fù)合材料的開關(guān)比和穩(wěn)定性大大提高。這種實(shí)用性很強(qiáng)的智能納米復(fù)合功能材料在能源，生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01K7/00GK102766439SQ201210230969
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者孫鵬程, 程國安, 鄭瑞廷 申請人:北京師范大學(xué)